o rotire a piuliței

am intrat într-o discuție excelentă în altă parte despre modul în care alternatoarele funcționează cu mai multe bănci de baterii și izolatoare. Nu este complet complicat, dar este nevoie de multe cuvinte pentru a încerca să explici și să ai sens. După ce am căutat pe internet ilustrații bune și nu am găsit niciuna, am sfârșit prin a-mi bate propriul și am vrut să-mi curăț răspunsul după aceea, să-l extind și să-l fac puțin mai ușor de citit.

foarte prost TL;Rezumatul DR cu mai multe bănci de baterii la diferite stări de încărcare este că sistemul dvs. electric auto este foarte socialist. “De la fiecare (alternator) în funcție de capacitatea sa, la fiecare (baterie) în funcție de nevoile sale.”Acest lucru este valabil și cu mici modificări, indiferent dacă izolatorul dvs. este un releu sau o diodă.

ce se întâmplă exact când un alternator încarcă două baterii?

în situația în care aveți o baterie auxiliară conectată la bateria de pornire cu un izolator între ele, cum reacționează regulatorul alternatorului? Să presupunem că bateria de pornire este la încărcare completă(12,7 v), iar bateria aux este la jumătate de încărcare (12,0 v)

din înțelegerea mea, regulatorul ar vedea o tensiune de ceva între cele două, să zicem 12,3 v și să continue să pună o tensiune înaltă în loc să o încarce pentru a preveni deteriorarea.

este înțelegerea mea complet off?

…

să spunem că bateria de pornire este de 95%, iar bateria casei este de 50%. Pentru ca curentul să ajungă la bateria casei, ar trebui să treacă prin bateria de pornire. Și din moment ce bateria de pornire este încă o capacitate mai mică decât oferă alternatorul, cum nu ia nimic?

această întrebare a venit de fapt pentru că am lăsat aerisirea încălzitorului auto pe cea mai mică setare de zile și nu mi-am dat seama. De obicei, tabloul de bord arată acul de încărcare ușor înclinat spre ‘încărcare’ atunci când conduc. De data aceasta, cu bateria de pornire pe jumătate descărcată, producea mult mai mult curent. Ceea ce am observat a fost că mi-a încărcat și bateria casei mult mai repede.

după o mică discuție, am primit mai multe informații bune din afișul original. El are un Econoline 88 cu un releu de izolare a bateriei din fabrică și alternator, așa că am reușit să gătesc ilustrații care erau cel puțin în mod rezonabil specifice unui anumit vehicul.

am vrut inițial să iau câteva ilustrații pentru a face mai mult sens, dar după ce am căutat pe internet pentru a vedea dacă cineva avea deja ilustrațiile potrivite, nimeni nu a făcut-o. Nu e de mirare că nimeni nu înțelege de obicei cum funcționează chestia asta. Puteți găsi ilustrații toată ziua de tensiune a bateriei în timpul încărcării sau descărcării, dar nu am găsit niciodată o diagramă de tensiune (la un anumit nivel de încărcare), deoarece se schimbă în funcție de cât de mult curent introduceți sau scoateți chiar în acel moment, ceea ce trebuie să înțelegeți acest lucru.

am vânat destul pentru a mă asigura că informațiile mele sunt corecte și mi-am făcut propriile ilustrații după muncă într-o seară.

cum funcționează fiecare piesă a sistemului pe cont propriu?

înainte ca toate acestea să aibă sens, trebuie să puteți vedea cum acționează fiecare piesă sub sarcini electrice diferite, dar există o mulțime de variabile care schimbă lucrurile. Aceste ilustrații nu sunt * exacte * pe cuvânt la o anumită configurație, dar sunt “aproape corecte” pentru alternatorul stoc 2G și bateria de pornire pe care o obțineți într-un e-150 din jurul anilor 1987-1994 sau cam așa ceva și, sperăm, suficient de bun pentru a explica conceptul.

Alternator

majoritatea graficelor pentru acestea arată curentul maxim de ieșire pe care îl puteți obține în funcție de alternator sau de turația motorului, ceea ce nu ne ajută prea mult. Ceea ce trebuie să vedeți este ceea ce va face alternatorul dvs. la o viteză fixă de croazieră pe măsură ce creșteți sarcina pe acesta.

la viteza de croazieră, puteți vedea că tensiunea de ieșire a alternatorului dvs. este în mare parte plană până undeva în jurul valorii de ieșire nominală și undeva după aceea, pe măsură ce puneți mai multă sarcină pe el, tensiunea pe care o poate stinge scade. Pentru partea plată a graficului, regulatorul de tensiune ridică câmpul în alternator pentru a menține tensiunea în sus. Odată ce câmpul este la putere maximă, asta e tot ce ai, iar tensiunea scade rapid după aceea, pe măsură ce crește cererea de curent.

acest lucru se schimbă pe măsură ce turația motorului se schimbă. La ralanti, cu anternatorul rotind doar aproximativ 2.000 RPM (De obicei aproximativ 3x viteza manivelei), punctul de întrerupere se deplasează mult mai departe spre stânga. La cruise, majoritatea Ford – urilor vor avea alternatorul care se va întoarce oriunde de la 4.000-6.000 RPM, iar acest lucru este probabil destul de reprezentativ pentru asta. Dacă rulați motorul mai repede, acesta împinge cutoff-ul mai departe spre dreapta, dar nu cu atât de mult; ajungeți la un punct în care toată rezistența componentelor câștigă practic peste rotirea alternatorului mai repede. Majoritatea alternatoarelor Ford sunt bune pentru aproximativ 16.000-18.000 RPM înainte ca lucrurile să înceapă să se rupă.

această curbă nu este exactă sau bazată pe date reale de testare, deoarece, din păcate, nu am și nu am găsit niciuna. Aceasta se bazează pe informații pentru alternatoarele excitate separat disponibile în textele inginerești și modificate cu adăugarea comportamentului adecvat pentru a avea un regulator de tensiune. Deci da, sunt sigur că așa arată curba, dar în același timp, nu, nu sunt sigur de un singur număr exact pe acest grafic, deoarece l-am ajustat după globul ocular. Vrea cineva să se reunească și să facă un banc de testare a alternatorului, astfel încât să putem obține numere reale?

baterie de pornire

Următorul este ceea ce face bateria de pornire la diferite niveluri actuale.

aceasta a fost partea cea mai grea de găsit și am ajuns să extrag aceste informații din niște diagrame de baterii foarte bune puse împreună de un tip cu barca pentru revista Home Power. Aceste grafice ale bateriilor sunt de fapt cel puțin bazate pe datele experimentale ale cuiva, deci sunt puțin mai precise decât graficul alternatorului pe care îl am mai sus. Pentru a obține acest grafic, am luat în esență graficul de pe ultima pagină a documentului legat și am luat valorile la o “felie” la o anumită stare de încărcare (90% pentru această primă curbă), apoi am ajustat pentru dimensiunea bateriei.

totul de pe curba de mai sus se schimbă atât cu cât este bateria dvs., cât și cu cât este descărcată, așa că am făcut una pentru fiecare dintre diferitele situații pe care ar trebui să le analizăm pentru a înțelege modul în care izolatoarele și mai multe bănci de baterii funcționează împreună. Pentru aceasta prima, este presupunând despre o baterie 75Ah plumb acid (practic Grupa 65 baterie într-un Econoline).

pe măsură ce priviți la stânga zero în partea de jos, acesta este curentul de descărcare, cu bateria furnizând energie. În dreapta este curentul de încărcare, cu alimentarea în baterie. Ceea ce puteți citi aproximativ de pe această diagramă este tensiunea. Această diagramă are aproximativ numerele de tensiune potrivite pentru bateria dvs. de pornire fiind încărcată cu 90%, ceea ce este destul de normal pentru că ați tras doar o dubă care a stat puțin timp.

partea cea mai puțin precisă a acestor diagrame este chiar în jurul valorii de 0 curent. Comportamentul bateriei cu plumb acid este foarte” neclar “în această zonă, iar tensiunea depinde de multe alte lucruri, așa că nu acordați prea multă atenție liniei care conectează cei mai mici curenți de” încărcare “și” descărcare”; nu înseamnă mult acolo.

cel mai simplu sistem: un alternator, o baterie de pornire

sarcină redusă

acum, să ne uităm la prima și cea mai simplă combinație, doar alternatorul și bateria de pornire. Imediat după ce porniți Duba, alternatorul pornește până la 14-14, 5 V sau cam așa ceva. Pompa de combustibil și electronica autoutilitarei dvs. iau poate 30A pentru a funcționa, așa că sistemul dvs. va fi probabil la aproximativ 14.2 V – trebuie să “ghiciți” mai întâi pentru a afla acest lucru și apoi să vă întoarceți și să adăugați lucrurile pentru a vedea dacă presupunerea dvs. a fost corectă.

ceea ce este important pentru a vedea este că bateria și alternatorul sunt legate împreună, astfel încât acestea *trebuie* să fie la aceeași tensiune. La 14.2 V, alternatorul dvs. poate scoate aproximativ 42a, iar bateria dvs. “dorește” aproximativ 7A în valoare de încărcare, deci 14.2 V ar avea dreptate dacă restul sistemului dvs. solicită aproximativ 35A chiar atunci. Destul de aproape, dar poate nu destul de bine o presupunere ca putem face, pentru că curenții nu destul de echilibru – masina si bateria Doresc 37A împreună, și alternatorul vrea să stingă 42A, așa că suntem un pic off.

pot sări peste un pas și să spun că 14.3 V funcționează prea mare, așa că să încercăm la jumătatea distanței dintre la 14.25 V. la această tensiune, bateria de pornire vrea 7.5 A, iar Duba încă vrea să funcționeze 30A, iar alternatorul vrea să stingă 35A. este destul de darned aproape – în câțiva amperi – așa că aș numi 14.25 răspunsul. Este, probabil, un pic prea precis având în vedere cât de fraudate sunt topurile.

sarcină medie

acum, cu acel simplu alternator/o combinație de baterii, să pornim farurile și să pornim ventilatorul scăzut; acum vom spune că ne-am ridicat sarcina de la Dubă la 50A. să ghicim 14.1 V pentru tensiunea sistemului. Privind la graficul bateriei, curentul de încărcare a bateriei va scădea probabil la mai mult de 6,5 A la acea tensiune, astfel încât sarcina dvs. totală este acum de aproximativ 56,5 A. graficul alternatorului dvs. spune că scoate aproximativ 56A la acea tensiune, deci presupunerea noastră a fost bună! 56A care iese din alternator se va împărți în aproximativ 50A care merge la dubă și 6A care merge la baterie.

sarcină mare

bine, este timpul să supraîncărcați alternatorul. Porniți căldura pe max (acele suflante trag aproximativ 20A pe max), porniți aerul din spate și poate scaunele încălzite. Întoarceți ștergătoarele, faceți totul să meargă. Acum avem aproximativ 90A de cerere în sistem. Asta e mult mai mult decât alternatorul poate scoate de la sine la peste 12V, deci dacă aveți încredere în graficul ușor fictiv pe care l-am făcut, alternatorul dvs. poate scoate doar aproximativ 11,5 V la acea sarcină.

Baterie pentru salvare! Este încă conectat și, dacă ar fi de fapt la 11.5 V, ar fi cu adevărat să scoată niște suc! Ceea ce se va întâmpla cu adevărat este că sistemul se va stabili la orice tensiune curentul de ieșire de la baterie și alternator se va adăuga până la 90A.

privind graficul, care arată cam 12.4 v pentru mine. La 12.4 V, alternatorul dvs. poate încă să scoată 83A, iar bateria dvs. va stinge restul de 7A.

sistemul simplu TL;DR.

am ales mai întâi situația simplă, deoarece aceasta trebuie să aibă sens înainte de a putea înțelege ce se întâmplă atunci când arunci o a doua bancă de baterii cu o încărcare diferită. În acest exemplu simplu aveți deja două lucruri care pot stinge puterea (alternator și baterie) care trebuie să “decidă” cum să împartă sarcina. Chestia e că, nu este într-adevăr atât de mult o “decizie. Fiecare lucru are propriul comportament natural pe care graficul încearcă să-l înțeleagă, iar sistemul are o “lege naturală”, care este că tensiunea pentru toate piesele pe care le analizăm va fi întotdeauna aceeași (pentru că sunt conectate direct). Prin urmare, alternatorul și bateria vor crește sau micșora ieșirea până când tensiunea se stabilizează între ele. Este un pic de un act de echilibrare fizică.

adăugarea unei bănci de baterii aux/House

încărcare redusă a vehiculului, încărcare a bateriei AUX de 50%

acum, să ne întoarcem la primul exemplu în care tocmai ați pornit duba și aveți o încărcare rezonabilă a sistemului 30A, dar acum adăugăm bateriile din casă. Să presupunem că banca dvs. de baterii este de 200Ah, echivalentă cu aproape trei dintre acele baterii de pornire în dimensiune – vreau să exagerez puțin lucrurile, astfel încât să fie mai ușor să vedeți efectul în diferite diagrame. Banca bateriei dvs. este încărcată cu doar 50% atunci când releul izolatorului îl conectează la alternator și la bateria de pornire, astfel încât graficul său arată astfel.

forma este într-adevăr similară, dar curenții sunt mult mai mari (deoarece banca este mai mare), iar tensiunile sunt mai mici (deoarece banca este pe jumătate descărcată). Sistemul Dubei tale încă mai vrea ca 30A să-și facă treaba.

deci, acum, cu acel releu izolator conectat, legea “toate tensiunile sunt aceleași” se aplică tuturor celor trei piese. Pentru a afla ce va face, trebuie să ghicesc din nou o tensiune pentru a începe. Pot să fac o presupunere educată și să spun că poate Sistemul va rula la 13.5 V, care arată destul de aproape. Să vedem, la 13,5 v alternatorul nostru scoate aproximativ 76a, iar cererea noastră este de 30A (de la electronica mașinii) plus aproximativ 3a (ceea ce vrea bateria mică cea mai mare parte încărcată la acea tensiune) și un 65A enorm pe care banca noastră de baterii flămânde o dorește la acea tensiune. Aceasta este o sarcină totală de 98A, mult mai mult decât alternatorul se stinge, așa că am ghicit în mod evident greșit!

dacă încerc din nou, iese mai aproape – la 13.4V, sarcina este 30A masina, încă aproximativ 3A baterie de pornire (prea mic o schimbare pentru a spune din diagramă), dar până la aproximativ 40A pe banca bateriei. Alternatorul poate stinge doar câteva amperi, de asemenea. Deci, sarcina scade la 73A,iar capacitatea alternatorului crește până la 77. Practic, suntem cam acolo; 13.4 V este la fel de precis pe cât putem obține cu aceste diagrame.

cu acest exemplu, puteți vedea cu adevărat cum puterea se împarte între cele două bănci de baterii. Bateria dvs. de pornire nu dorește mult; este prea plin pentru a lua mult mai mult taxa la acest nivel scăzut de o tensiune, și tensiunea este încă prea mare pentru a descărca la toate. Între timp, banca bateriei aux este înfometată și va aspira curentul până când scade tensiunea alternatorului până la un nivel în care este satisfăcută. Pe măsură ce curentul crește, tensiunea alternatorului scade, iar pe măsură ce tensiunea scade, “foamea” bateriei aux scade, așa că se întâlnesc la mijloc.

încărcare redusă a vehiculului, 50% încărcare a bateriei Aux

acum, pentru a vedea ce se întâmpla cu platforma dvs. zilele trecute, când banca dvs.

aceasta este o diferență suficientă pentru a începe să sugeți sucul din bateria de pornire, la fel cum ați văzut, deși nu prea mult încă.

voi ghici mai întâi 12.7 V. La 12.7 V, alternatorul dvs. scoate aproximativ 82A, bateria dvs. de pornire scoate de fapt aproximativ 1a. Van încă mai vrea 30A pentru a rula, și bateria aux vrea să suge un plin 50A! Probabil că este o presupunere destul de bună a tensiunii, suntem în câțiva amperi de tot ceea ce se adaugă. 83A sau cam asa ceva de la alternator și începe bateria, și 50 din ea merge în reîncărcare banca auxiliară.

puteți vedea în cazul în care chiar și mici modificări în presupunerile mele pe a face aceste grafice ar face trage mai greu de la bateria de pornire.

• dacă aux-ul dvs. a rămas cu o încărcare mai mică de 20%, ați trage cu siguranță mult mai greu de la bateria de pornire, deoarece alternatorul dvs. este complet epuizat.
• “curba alternatorului” mea ar fi putut fi cu ușurință generoasă și pentru acel alternator de peste 70A, de vreme ce tocmai am gătit acea parte a curbei “cu ochiul” până când arăta corect. Spre deosebire de baterii, nu am date bune pentru asta, doar suficiente cunoștințe de bază despre cum funcționează pentru a pregăti o diagramă.
• cea mai mică creștere a sarcinii de la autoutilitară în sine va veni aproape direct din bateria de pornire acum, curentul de încărcare a bateriei casei scăzând. Alternatorul este aproape complet maximizat, deci dacă scoateți încălzitoarele pentru 10A (pentru 40A total pentru camionetă), tensiunea scade puțin până la 12,68 v, alternatorul dvs. produce încă aproximativ 82A, bateria de pornire scoate aproximativ 2a, iar curentul de încărcare aux scade la doar 44a (pentru o sarcină totală de 84A). Nu sună prea mult, dar ampermetrele din liniuțele Ford sunt de fapt foarte sensibile și cu siguranță veți vedea asta ca o mișcare foarte vizibilă a acului.

pe de altă parte, acest lucru arată de ce nu ar trebui să vă faceți griji prea mult despre un izolator de releu care determină bateriile aux să vă “scurgă” bateria de pornire atunci când mașina funcționează. Trebuie să se scurgă într-adevăr în jos bateriile casa ta înainte de a începe chiar trăgând orice curent din bateriile start, și chiar și atunci, este un firicel mic.

în același timp, puteți vedea cum reîncărcarea bateriilor casei de la o încărcare foarte mică funcționează cu adevărat mușchiul din alternator. Nu este o parte bună de ieftin pe.

Ce zici de un izolator de diode?

un izolator de diode schimbă lucrurile și nu întotdeauna într-un mod bun. Aceasta garantează că banca dvs. de casă nu va trage taxa direct de la banca dvs. de pornire atunci când alergați. Cu toate acestea, după cum puteți vedea din exemplele de mai sus, acesta nu este un risc mare chiar și cu un simplu releu.

ceea ce face cu siguranță un izolator de diode este să schimbe forma curbei alternatorului. Diodele au ceea ce se numește “cădere de tensiune înainte” atunci când funcționează. Aceasta este practic o pierdere de tensiune fixă ori de câte ori curentul curge. Am înțeles că pentru majoritatea diodelor alternatorului este vorba despre 0,9 V.

pentru a compensa acest lucru, firul de “detectare a tensiunii” pentru regulatorul dvs. de tensiune este încă atașat la bateria de pornire, pe partea din aval a diodei (nu atașați în schimb partea bateriei aux). Dacă regulatorul dvs. dorește 14.2V, va porni câmpul pe alternator mai sus, până când alternatorul va scoate 15,1 V. Acest lucru va produce 14,2 v pe partea din aval a acelei diode.

acest lucru afectează performanța alternatorului în trei moduri:

• aceasta adaugă sarcină alternatorului. Dacă produceți 50A, pierdeți 45W traversând dioda, deci este un alt 45W pe care alternatorul trebuie să-l stingă. Aceasta înseamnă că alternatorul dvs. va funcționa întotdeauna puțin mai fierbinte.
• reduce puterea alternatorului la ieșirea regulatorului. Pentru că este nevoie de o forță de câmp suplimentară pentru a furniza 0 suplimentar.9V, regulatorul dvs. va rămâne fără capacitatea de a adăuga “lovitură” suplimentară la un curent de ieșire mai mic, astfel încât să “cădeți” partea plată a curbei mai devreme.
• pierdeți tensiunea peste tot peste acel punct plat pentru un anumit curent, astfel încât performanța dvs. de încărcare atunci când alternatorul este maximizat scade foarte măsurabil.

am făcut o altă diagramă trucată care arată acest comportament. Curba generală nu este cea mai precisă, dar diferența de performanță este destul de importantă.

curba inițială a alternatorului este punctată. Am întins graficul puțin mai înalt pentru a face diferențele mai ușor de văzut. Este puțin ciudat de la 14 la 13V, dar, în general, este vorba despre dreptate.

după cum puteți vedea, nu există prea multe diferențe atunci când aveți o sarcină redusă. Cu toate acestea, odată ce ați maxed în domeniul dumneavoastră, whoa! Ce diferență. Alternatorul care a fost evaluat la 67A ar fi probabil evaluat la aproximativ 58A acum dacă ați folosit aceleași criterii. Ai pierdut aproape 5A tot drumul prin gama. Toată puterea pierdută intră în 50W + sau astfel încât dioda dvs. mănâncă.

de aceea îmi plac releele izolatoare. Chiar și la curenții foarte mari pe care îi reîncărcați o bancă de 200Ah care este drenată în jos, pot obține un solenoid continuu care să se ocupe de curent pentru 40 de dolari. Aș prefera să cheltuiesc banii în plus pe care i-ați plăti pentru un izolator de diode (aproximativ 35 USD minim suplimentar pentru această dimensiune a alternatorului) spre un alternator mult mai bun.

deci, ce se întâmplă cu adevărat aici?

nimic din sistem nu știe cu adevărat cum să distribuie energia electrică, fiecare piesă are doar propriile caracteristici de performanță, iar sistemul se va “echilibra” în mod natural la orice tensiune face ca alimentarea disponibilă (de la alternator) să răspundă cererii (de la electronica auto și cele două bănci de baterii).

în plus, izolatoarele de diode sunt diavolul! (Kilometrajul dvs. poate varia)